欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13336804447 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13336804447
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2021109996520
申请人: 北京工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-11-04
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.考虑非比例加载附加损伤的多轴短裂纹扩展全寿命预测方法,其特征在于:步骤如下,

步骤1):薄壁管件在多轴应力加载下,裂纹主要萌生于临界面上;选取权临界面为临界面,并利用临界面上的损伤参量来表征短裂纹扩展驱动力,权临界面的计算流程如下:式中τmax(tk)——tk时刻的最大剪应力值(MPa);

φ‑45°‑45°(tk)——最大绝对剪应力面的法向向量与x轴的夹角,‑45°≤φ‑45°‑45°(tk)≤

45°;

φ0°‑45°(tk)——φ‑45°‑45°(tk)的绝对值,0°≤φ0°‑45°(tk)≤45°式中 ——权平均最大绝对剪应力平面 的法向向量与x轴夹角;

W(tk)——tk时刻的权函数,即Wtotal——权函数W(tk)从t1到tN时刻的和;

角度 正负可由下式确定:

权平均最大剪应力值在平面 和 上是相等的,对于恒幅加载条件下,将最大正应力值较大的平面定义为临界面;

步骤2):基于不同加载路径下的多轴疲劳损伤参量,建立适用于多轴应力状态下的有效裂纹应力强度因子;该有效应力强度因子ΔKeff的计算步骤如下:(1)选取临界面上对应的加载路径中距离最远的两点 和 求出这两点间的距离,得出最大等效应力范程Δσe如下:其中, 和 和 为临界面上任意时刻的应力状态;

(2)将最大等效应力范程进行修正,考虑非比例路径附加损伤的影响,得出等效应力Δσeq如下:

Δσeq=Δσe(1+gF)

其中,g为非比例附加损伤因子与材料特性有关,本文试验用的材料为7075‑T651通过

90度非比例加载下的试验寿命反推出g的值为0.1;F为旋转因子范围0~1;

(3)用Newman闭合公式来考虑裂纹闭合,结合之前求出的等效应力,该有效应力强度因子ΔKeff公式为:

其中,Y为形状因子,U为闭合系数,a为半裂纹长度,Δσeq为等效应力;

步骤3):通过单轴拉压试验中获得的恒幅下试件寿命和与之对应的裂纹长度数据,可通过计算得到有效应力强度因子ΔKeff与裂纹扩展速度之间的双对数曲线,并由此拟合出裂纹扩展常数C和m,并以此为基线进行下一步计算;Paris形式的裂纹扩展曲线公式如下:其中, 为裂纹扩展速率,C,m为单轴加载下拟合的常数;

步骤4):通过Paris公式计算短裂纹扩展寿命:(1)确定裂纹初始尺寸,微观结构对裂纹扩展有着重要的影响,这里选取材料微观结构障碍尺度为短裂纹初始长度,该尺寸与材料晶粒尺寸相关;

(2):利用上述的所计算的有效应力强度因子模型,并基于Paris公式,可计算不同应力比、不同加载路径等恒幅加载状态下的小裂纹扩展全寿命,对应的计算公式为:其中,N为试样裂纹扩展寿命,a0为裂纹初始尺寸,af为最终失效尺寸。

2.根据权利要求1所述的考虑非比例路径附加损伤的多轴短裂纹扩展全寿命预测方法,其特征在于:所述步骤1中的)本文选取权临界面为临界面,并利用临界面上的损伤参量来表征短裂纹扩展驱动力。

3.根据权利要求1所述的考虑非比例路径附加损伤的多轴短裂纹扩展全寿命预测方法,其特征在于:所述步骤2中的(1))选取的等效应力范程Δσe为临界面上对应的加载路径中距离最远的两点 和 的距离。

4.根据权利要求1所述的考虑非比例路径附加损伤的多轴短裂纹扩展全寿命预测方法,其特征在于:所述步骤2中的(2))选取的等效应力重点考虑了非比例路径附加损伤的影响引入了非比例附加损伤因子g与旋转因子F,结合裂纹闭合效应算出有效应力强度因子ΔKeff,并且认为裂纹扩展是在临界面上进行的。

5.根据权利要求1所述的考虑非比例路径附加损伤的多轴短裂纹扩展全寿命预测方法,其特征在于:所述步骤4)中选择材料微观结构特征尺度作为初始裂纹尺寸,符合裂纹萌生与扩展机理。